[发明专利]一种隧道衬砌结构承载力等效评价方法

说明书

一种隧道衬砌结构承载力等效评价方法，通过由隧道衬砌结构无损伤时初始状态的承载力P(即初始承载力)、衬砌厚度不足与环向长度的影响指标α、隧道衬砌厚度不足的部位对承载力的影响指标β所形成的三者表述，能够解决在隧道病害复杂多变、相互耦合时的复杂条件下其衬砌结构承载力的等效评价，获得隧道衬砌结构出现厚度不足后的结构承载力P’(即评价承载力),从而实现对不同隧道工程状态下承载力的评价。

技术领域

本发明涉及隧道衬砌结构承载力评价技术，特别是一种隧道衬砌结构承载力等效评价方法，通过由隧道衬砌结构无损伤时初始状态的承载力P、衬砌厚度不足与环向长度的影响指标α、隧道衬砌厚度不足的部位对承载力的影响指标β所形成的三者表述，能够解决在隧道病害复杂多变、相互耦合时的复杂条件下其衬砌结构承载力的等效评价，获得隧道衬砌结构出现厚度不足后的结构承载力P’,从而实现对不同隧道工程状态下承载力的评价。

背景技术

公路隧道在运营一定年限后，常出现各种类型的隧道衬砌结构病害，造成隧道衬砌结构承载能力不断被降低，严重影响了隧道运营安全。为了获悉隧道病害出现后隧道衬砌支护结构的承载力的变化，需对其进行评价，但是受隧道病害产生原因、衬砌结构自身强度等影响隧道结构病害发生部位和发育程度千差万别，现行的数值计算等方法仅能进行某一具体里程断面隧道衬砌结构的评价，无法进行快速评价。为此，本发明人一直致力于对病害隧道承载力的快速且有效评价进行研究，提出了隧道结构强度等效准则，在此基础上，构建了不同隧道病害下的隧道衬砌结构承载力等效评价方法。本发明人认为，如果通过由隧道衬砌结构无损伤时初始状态的承载力P、衬砌厚度不足与环向长度的影响指标α、隧道衬砌厚度不足的部位对承载力的影响指标β所形成的三者表述，就能够解决在隧道病害复杂多变、相互耦合时的复杂条件下其衬砌结构承载力的等效评价，获得隧道衬砌结构出现厚度不足后的结构承载力P’,从而实现对不同隧道工程状态下承载力的评价。有鉴于此，本发明人完成了本发明。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种隧道衬砌结构承载力等效评价方法，通过由隧道衬砌结构无损伤时初始状态的承载力P(即初始承载力)、衬砌厚度不足与环向长度的影响指标α、隧道衬砌厚度不足的部位对承载力的影响指标β所形成的三者表述，能够解决在隧道病害复杂多变、相互耦合时的复杂条件下其衬砌结构承载力的等效评价，获得隧道衬砌结构出现厚度不足后的结构承载力P’(即评价承载力),从而实现对不同隧道工程状态下承载力的评价。

本发明的技术方案如下：

一种隧道衬砌结构承载力等效评价方法，其特征在于，包括建立以下评价指标体系：厚度不足的程度，厚度不足的位置，以及厚度不足的数量，所述厚度不足的程度根据实际厚度、环向长度和/或纵向长度来确定，所述厚度不足的位置按照拱顶、拱肩、边墙和/或仰拱中部来确定，所述厚度不足的数量指待评单元断面上厚度不足在沿环向上的个数，当隧道衬砌结构出现厚度不足的病害，则根据所述厚度不足的程度，厚度不足的位置，以及厚度不足的数量，进行隧道衬砌结构承载力等效评价。

所述厚度不足的数量最少为1处。

将隧道衬砌结构无损伤时初始状态的承载力设为初始承载力P，将衬砌厚度不足与环向长度的影响指标设为α，将隧道衬砌厚度不足的部位对承载力的影响指标设为β，将隧道衬砌结构出现厚度不足后的结构承载力设为等效评价承载力P’，则P’由α、β和P的数学函数式进行表述如下：

公式中L’为厚度不足部分环向长度，L为隧道衬砌结构环向长度。

s’＝S'/S

公式中S’为厚度不足部分的实际厚度，S为初始厚度即隧道衬砌结构设计厚度。

当厚度不足病害位置出现在非拱肩部位时β值为1，当厚度不足病害位置出现在拱肩部位时β值为0.21。